EDP Sciences 1777541922 20260430 fre

laboutique.edpsciences.fr-R001858 03 01 01 R001858 00 ED E107 00 01 01 Star-Planet Interactions Evry Schatzman School 2019 01 eng 08 230 03 22 81696156 17 01 P1 EDP Sciences 01 01 P1 EDP Sciences 17 avenue du Hoggar - PA de Courtaboeuf - 91944 Les Ulis cedex A http://publications.edpsciences.org/ 11 00 20230216 02 01 002221 03 9782759831548 15 9782759831548 03 01 D1 EDP Sciences 45 03 laboutique.edpsciences.fr-002221 03 01 01 002221 03 9782759831548 15 9782759831548 10 EA E107 10 00 01 R001858 ED E107 1 10 01 02 EDP Sciences Proceedings 01 01 Star-Planet Interactions Evry Schatzman School 2019 1 B15 01 A2105 Lionel Bigot Bigot, Lionel Lionel Bigot 2 B15 01 A2106 Jérôme Bouvier Bouvier, Jérôme Jérôme Bouvier 3 B15 01 A1816 Yveline Lebreton Lebreton, Yveline Yveline Lebreton 4 B15 01 A2108 Andrea Chiavassa Chiavassa, Andrea Andrea Chiavassa 5 B15 01 A2109 Agnès Lèbre Lèbre, Agnès Agnès Lèbre 01 eng 08 230 03 02 24 Izibook:Subject Astrophysique 24 Izibook:Subject Astronomie 24 Izibook:SubjectAndCategoryAndTags |Astrophysique| 24 Izibook:SubjectAndCategoryAndTags |Astronomie| 20 exoplanet;extra-solar system;planet;star;stellar physicist;VLT;ELT;telescope 10 2011 SCI005000 01 520 01 530 06 05 06 03 00 <blockquote>The exoplanet revolution that began three decades ago has drastically changed our knowledge of the extra-solar systems. Today, we face an extreme diversity and complexity of these systems that can only be understood through the intimate link that exists between the planets and their host stars. The understanding, characterization, and the detection of the exoplanets has to be made in close collaboration between stellar and planetary physicists. The purpose of the school and this book is to provide an update of our current knowledge in some selected research fields dedicated to the interplay between stars and planets. It aims to prepare scientists for a rich new decade for exoplanets with space missions like the upcoming PLATO and ARIEL and the new instruments on the VLT and the future ELT.</blockquote> 02 00 The purpose of this book is to provide an update of our current knowledge in some selected research fields dedicated to the interplay between stars and planets. 04 00 Preface i<o:p></o:p>Scientific and organising committees ii<o:p></o:p>Sponsors iii<o:p></o:p>List of participants iv<o:p></o:p>I Physics of star-planet magnetic interactions1<o:p></o:p>1 Introduction 2<o:p></o:p>1.1 The hot exoplanets population......................... 2<o:p></o:p>1.2 Observational status of star-planetmagnetic interactions ........... 3<o:p></o:p>2 Magnetic interactions in compact exosystems:overview 4<o:p></o:p>2.1 Sub- vs Super-alfvénic interaction....................... 4<o:p></o:p>2.2 Different regimes of sub-alfvénic interactions ................. 6<o:p></o:p>3 Magnetic interactions in compact exosystems: the Alfvén wings 7<o:p></o:p>3.1 Pre-requisites on magneto-hydrodynamic waves ................ 7<o:p></o:p>3.2 The concept of Alfvén wings.......................... 9<o:p></o:p>3.3 Energetics of Alfvén wings . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<o:p></o:p>3.4 Angular momentum transfer and the secular evolution of stellar systems . . . 15<o:p></o:p>4 Conclusions 17<o:p></o:p>Bibliography 17<o:p></o:p>II Stellar variability in radial velocity 22<o:p></o:p>1 Introduction 23<o:p></o:p>2 From the instruments to radial velocities 24<o:p></o:p>2.1 Instruments . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<o:p></o:p>2.2 From spectra to radial velocities . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<o:p></o:p>2.3 Observational strategies . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26<o:p></o:p>2.4 Complementary information: chromospheric emission . . . . . . . . . . . . 27<o:p></o:p>2.5 Effect of stellar variability on exoplanetstudies in radial velocity: impact and challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Stellar processes contributing to radial velocities 29<o:p></o:p>3.1 General overview . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<o:p></o:p>3.2 Spot and plage contrasts . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30<o:p></o:p>3.3 Oscillations . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32<o:p></o:p>3.4 The granulation . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<o:p></o:p>3.5 Supergranulation . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36<o:p></o:p>3.6 Convective blueshift inhibition in plage .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37<o:p></o:p>YL Star-Planet Interactions – Evry Schatzman School 2019<o:p></o:p>3.7 Evershed flows . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<o:p></o:p>3.8 Meridional circulation . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<o:p></o:p>3.9 Flares . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40<o:p></o:p>4 Approaches to the problem 40<o:p></o:p>4.1 Mitigating techniques . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40<o:p></o:p>4.2 Simulations . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43<o:p></o:p>4.2.1 Simulations with 1-2 spots . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 43<o:p></o:p>4.2.2 Simulations with complex activity patterns . . . . . . . . . . . . . . 44<o:p></o:p>4.2.3 Simulations of the small or large scale dynamics . . . . . . . . . . . 50<o:p></o:p>4.3 Stellar observations: simultaneous campaigns . . . . . . . . . . . . . . . . . 50<o:p></o:p>4.4 Observations of the Sun as a star . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50<o:p></o:p>5 Conclusion 51<o:p></o:p>Bibliography 52<o:p></o:p>III Stellar activity and transits 65<o:p></o:p>1 Introduction 66<o:p></o:p>2 Solar and stellar activity observations 67<o:p></o:p>3 High precision photometry 68<o:p></o:p>3.1 Stellar rotation periods . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69<o:p></o:p>3.2 Stellar surface reconstruction . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<o:p></o:p>3.3 Stellar differential rotation and star spot evolution . . . . . . . . . . . . . . . 72<o:p></o:p>4 Planetary transits and stellar activity features in photometry 73<o:p></o:p>4.1 Effect of non-occulted activity features on the transit depth . . . . . . . . . . 74<o:p></o:p>4.2 Effect of occulted activity features . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<o:p></o:p>5 Starspots and faculae in transmission spectroscopy 77<o:p></o:p>6 Effects on other transit parameters 80<o:p></o:p>7 Planetary transits and stellar granulation 84<o:p></o:p>7.1 Effect on measured stellar parameters . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<o:p></o:p>7.2 Effect on transit parameters . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<o:p></o:p>8 Conclusions 86<o:p></o:p>Bibliography 87<o:p></o:p>IV High resolution spectroscopy for exoplanet characterisation 1031 Introductory concepts 104<o:p></o:p>1.1 The underlying scientific questions . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104<o:p></o:p>1.2 Resolution vs Resolving Power . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 106<o:p></o:p>1.3 Using spectroscopy to find exoplanets . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 107<o:p></o:p>1.4 Exoplanets and their orbits . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108<o:p></o:p>1.5 Spectroscopy of transiting exoplanets . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 109<o:p></o:p>1.5.1 Transmission spectroscopy . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 109<o:p></o:p>1.5.2 Information from secondary eclipses: reflected light . . . . . . . . . 112<o:p></o:p>1.5.3 Information from secondary eclipses: thermal emission . . . . . . . . 113<o:p></o:p>1.5.4 Information from the whole orbit: phase curves . . . . . . . . . . . . 114<o:p></o:p>2 High-resolution spectroscopy of exoplanets115<o:p></o:p>2.1 Key characteristics . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115<o:p></o:p>2.2 The signal-to-noise formula and cross correlation . . . . . . . . . . . . . . . 116<o:p></o:p>2.3 Understanding the analysis of high-resolution exoplanet spectra . . . . . . . 118<o:p></o:p>2.4 Molecular and atomic species detected . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<o:p></o:p>2.5 Thermal inversion layers . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123<o:p></o:p>2.6 From demonstration to comparative exoplanetology . . . . . . . . . . . . . . 124<o:p></o:p>2.7 Follow-up of TESS exoplanets . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 126<o:p></o:p>2.8 Cloudy atmospheres at high spectral resolution . . . . . . . . . . . . . . . . 127<o:p></o:p>3 The star as a source of astrophysical noise129<o:p></o:p>3.1 Stellar spectra are non-stationary . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130<o:p></o:p>3.2 Stellar cross-correlation noise in day-side observations of exoplanets . . . . . 131<o:p></o:p>3.3 Stellar spectra are distorted during transit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131<o:p></o:p>3.4 Modelling the background stellar spectrum .. . . . . . . . . . . . . . . . . 133<o:p></o:p>3.5 Stellar modelling to accurately measure exoplanet winds and rotation . . . . 135<o:p></o:p>4 Estimating significance and error bars 137<o:p></o:p>4.1 The signal-to-noise approach . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137<o:p></o:p>4.2 The Welch t-test . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138<o:p></o:p>4.3 Estimating the “model” cross correlation function . . . . . . . . . . . . . . . 139<o:p></o:p>4.4 Bayesian analysis on high-resolution spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140<o:p></o:p>4.4.1 Combining low- and high-resolution spectroscopy . . . . . . . . . . 141<o:p></o:p>5 Bridging the gap towards habitable planets141<o:p></o:p>5.1 Planets around M-dwarf stars . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141<o:p></o:p>5.1.1 Detecting oxygen in planets around M-dwarfs . . . . . . . . . . . . . 143<o:p></o:p>5.1.2 Challenges in M-dwarf observations . . .. . . . . . . . . . . . . . . 143<o:p></o:p>5.2 Combining spectral and spatial resolution .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<o:p></o:p>Bibliography 145<o:p></o:p>V Stellar Winds and Planetary Atmospheres 154<o:p></o:p>1 Introduction 1552 Stellar rotation and activity evolution 158<o:p></o:p>2.1 The observational picture . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<o:p></o:p>2.2 The epochs of rotational evolution . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160<o:p></o:p>2.3 Activity and rotation . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161<o:p></o:p>2.4 Activity evolution . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163<o:p></o:p>3 Properties and Evolution of Stellar Winds 164<o:p></o:p>3.1 Observational constraints on winds . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164<o:p></o:p>3.1.1 Rotational evolution . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 164<o:p></o:p>3.1.2 Radio observations . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 166<o:p></o:p>3.1.3 Interactions with the interstellar medium. . . . . . . . . . . . . . . 166<o:p></o:p>3.1.4 Effects on planetary companions . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 168<o:p></o:p>3.2 Solar wind: basic properties . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168<o:p></o:p>3.3 Wind physics . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171<o:p></o:p>3.4 Winds of active stars . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172<o:p></o:p>3.5 Coronal mass ejections . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174<o:p></o:p>4 Earth’s Upper Atmosphere and Wind Interactions 174<o:p></o:p>4.1 The vertical structure of the Earth’s atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . 175<o:p></o:p>4.2 Exospheres, magnetospheres, and winds . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 177<o:p></o:p>5 Planetary Upper Atmospheres and Escape 179<o:p></o:p>5.1 Hydrodynamic escape . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 180<o:p></o:p>5.2 Upper atmospheres and active stars . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182<o:p></o:p>5.3 The importance of atmospheric cooling . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 184<o:p></o:p>5.4 The importance of the star’s rotational evolution . . . . . . . . . . . . . . . . 184<o:p></o:p>5.5 Stellar winds, CMEs, and habitable zone planets . . . . . . . . . . . . . . . . 186<o:p></o:p>6 Discussion 187<o:p></o:p>Bibliography 188<o:p></o:p>VI Main ways in which stars influence theclimate and surface hab<span lang="EN-US" style="font-size:11.0pt;line-height:107%;font-family:"Calibri",sans-serif;mso-ascii-theme-font:minor-latin;mso-fareast-font-family:Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-hansi-theme-font:minor-latin;mso-bidi-font-family:"Times New Roman";mso-bidi-theme-font:minor-bidi;mso-ansi-language:EN-US;mso-fareast-language:EN-US;mso-bidi-language:AR-SA">[1]itability of theirplanets 202<o:p></o:p>1 Introduction 203<o:p></o:p>2 Influence of the bolometric emissiondistribution on the climate 205<o:p></o:p>3 Influence of the UV emission on the photochemistry 208<o:p></o:p>4 Influence of the X-EUV emission on atmospheric loss 209<o:p></o:p>5 Influence of the temporal evolution of the stellar emissions 210<o:p></o:p>6 Conclusions 211<o:p></o:p>Bibliography 212<o:p></o:p> Preface i<o:p></o:p>Scientific and organising committees ii<o:p></o:p>Sponsors iii<o:p></o:p>List of participants iv<o:p></o:p>I Physics of star-planet magnetic interactions1<o:p></o:p>1 Introduction 2<o:p></o:p>1.1 The hot exoplanets population......................... 2<o:p></o:p>1.2 Observational status of star-planet magnetic interactions ........... 3<o:p></o:p>2 Magnetic interactions in compact exosystems: overview 4<o:p></o:p>2.1 Sub- vs Super-alfvénic interaction....................... 4<o:p></o:p>2.2 Different regimes of sub-alfvénic interactions ................. 6<o:p></o:p>3 Magnetic interactions in compact exosystems: the Alfvén wings 7<o:p></o:p>3.1 Pre-requisites on magneto-hydrodynamic waves ................ 7<o:p></o:p>3.2 The concept of Alfvén wings.......................... 9<o:p></o:p>3.3 Energetics of Alfvén wings . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<o:p></o:p>3.4 Angular momentum transfer and the secular evolution of stellar systems . . . 15<o:p></o:p>4 Conclusions 17<o:p></o:p>Bibliography 17<o:p></o:p>II Stellar variability in radial velocity 22<o:p></o:p>1 Introduction 23<o:p></o:p>2 From the instruments to radial velocities 24<o:p></o:p>2.1 Instruments . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<o:p></o:p>2.2 From spectra to radial velocities . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<o:p></o:p>2.3 Observational strategies . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26<o:p></o:p>2.4 Complementary information: chromospheric emission . . . . . . . . . . . . 27<o:p></o:p>2.5 Effect of stellar variability on exoplanet studies in radial velocity: impact and challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Stellar processes contributing to radial velocities 29<o:p></o:p>3.1 General overview . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<o:p></o:p>3.2 Spot and plage contrasts . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30<o:p></o:p>3.3 Oscillations . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32<o:p></o:p>3.4 The granulation . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<o:p></o:p>3.5 Supergranulation . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36<o:p></o:p>3.6 Convective blueshift inhibition in plage .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373.7 Evershed flows . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<o:p></o:p>3.8 Meridional circulation . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<o:p></o:p>3.9 Flares . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40<o:p></o:p>4 Approaches to the problem 40<o:p></o:p>4.1 Mitigating techniques . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40<o:p></o:p>4.2 Simulations . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43<o:p></o:p>4.2.1 Simulations with 1-2 spots . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 43<o:p></o:p>4.2.2 Simulations with complex activity patterns . . . . . . . . . . . . . . 44<o:p></o:p>4.2.3 Simulations of the small or large scale dynamics . . . . . . . . . . . 50<o:p></o:p>4.3 Stellar observations: simultaneous campaigns . . . . . . . . . . . . . . . . . 50<o:p></o:p>4.4 Observations of the Sun as a star . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50<o:p></o:p>5 Conclusion 51<o:p></o:p>Bibliography 52<o:p></o:p>III Stellar activity and transits 65<o:p></o:p>1 Introduction 66<o:p></o:p>2 Solar and stellar activity observations 67<o:p></o:p>3 High precision photometry 68<o:p></o:p>3.1 Stellar rotation periods . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69<o:p></o:p>3.2 Stellar surface reconstruction . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<o:p></o:p>3.3 Stellar differential rotation and star spot evolution . . . . . . . . . . . . . . . 72<o:p></o:p>4 Planetary transits and stellar activity features in photometry 73<o:p></o:p>4.1 Effect of non-occulted activity features on the transit depth . . . . . . . . . . 74<o:p></o:p>4.2 Effect of occulted activity features . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<o:p></o:p>5 Starspots and faculae in transmission spectroscopy 77<o:p></o:p>6 Effects on other transit parameters 80<o:p></o:p>7 Planetary transits and stellar granulation 84<o:p></o:p>7.1 Effect on measured stellar parameters . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<o:p></o:p>7.2 Effect on transit parameters . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<o:p></o:p>8 Conclusions 86<o:p></o:p>Bibliography 87<o:p></o:p>IV High resolution spectroscopy for exoplanetcharacterisation 1031 Introductory concepts 104<o:p></o:p>1.1 The underlying scientific questions . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104<o:p></o:p>1.2 Resolution vs Resolving Power . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 106<o:p></o:p>1.3 Using spectroscopy to find exoplanets . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 107<o:p></o:p>1.4 Exoplanets and their orbits . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108<o:p></o:p>1.5 Spectroscopy of transiting exoplanets . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 109<o:p></o:p>1.5.1 Transmission spectroscopy . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 109<o:p></o:p>1.5.2 Information from secondary eclipses: reflected light . . . . . . . . . 112<o:p></o:p>1.5.3 Information from secondary eclipses: thermal emission . . . . . . . . 113<o:p></o:p>1.5.4 Information from the whole orbit: phasecurves . . . . . . . . . . . . 114<o:p></o:p>2 High-resolution spectroscopy of exoplanets115<o:p></o:p>2.1 Key characteristics . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115<o:p></o:p>2.2 The signal-to-noise formula and cross correlation . . . . . . . . . . . . . . . 116<o:p></o:p>2.3 Understanding the analysis of high-resolution exoplanet spectra . . . . . . . 118<o:p></o:p>2.4 Molecular and atomic species detected . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<o:p></o:p>2.5 Thermal inversion layers . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123<o:p></o:p>2.6 From demonstration to comparative exoplanetology . . . . . . . . . . . . . . 124<o:p></o:p>2.7 Follow-up of TESS exoplanets . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 126<o:p></o:p>2.8 Cloudy atmospheres at high spectralresolution . . . . . . . . . . . . . . . . 127<o:p></o:p>3 The star as a source of astrophysical noise129<o:p></o:p>3.1 Stellar spectra are non-stationary . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130<o:p></o:p>3.2 Stellar cross-correlation noise in day-side observations of exoplanets . . . . . 131<o:p></o:p>3.3 Stellar spectra are distorted during transit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131<o:p></o:p>3.4 Modelling the background stellar spectrum .. . . . . . . . . . . . . . . . . 133<o:p></o:p>3.5 Stellar modelling to accurately measure exoplanet winds and rotation . . . . 135<o:p></o:p>4 Estimating significance and error bars 137<o:p></o:p>4.1 The signal-to-noise approach . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137<o:p></o:p>4.2 The Welch t-test . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138<o:p></o:p>4.3 Estimating the “model” cross correlation function . . . . . . . . . . . . . . . 139<o:p></o:p>4.4 Bayesian analysis on high-resolution spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140<o:p></o:p>4.4.1 Combining low- and high-resolution spectroscopy . . . . . . . . . . 141<o:p></o:p>5 Bridging the gap towards habitable planets141<o:p></o:p>5.1 Planets around M-dwarf stars . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141<o:p></o:p>5.1.1 Detecting oxygen in planets around M-dwarfs . . . . . . . . . . . . . 143<o:p></o:p>5.1.2 Challenges in M-dwarf observations . . .. . . . . . . . . . . . . . . 143<o:p></o:p>5.2 Combining spectral and spatial resolution .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<o:p></o:p>Bibliography 145<o:p></o:p>V Stellar Winds and Planetary Atmospheres 154<o:p></o:p>1 Introduction 1552 Stellar rotation and activity evolution 158<o:p></o:p>2.1 The observational picture . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<o:p></o:p>2.2 The epochs of rotational evolution . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160<o:p></o:p>2.3 Activity and rotation . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161<o:p></o:p>2.4 Activity evolution . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163<o:p></o:p>3 Properties and Evolution of Stellar Winds 164<o:p></o:p>3.1 Observational constraints on winds . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164<o:p></o:p>3.1.1 Rotational evolution . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 164<o:p></o:p>3.1.2 Radio observations . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 166<o:p></o:p>3.1.3 Interactions with the interstellar medium. . . . . . . . . . . . . . . 166<o:p></o:p>3.1.4 Effects on planetary companions . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 168<o:p></o:p>3.2 Solar wind: basic properties . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168<o:p></o:p>3.3 Wind physics . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171<o:p></o:p>3.4 Winds of active stars . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172<o:p></o:p>3.5 Coronal mass ejections . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174<o:p></o:p>4 Earth’s Upper Atmosphere and Wind Interactions 174<o:p></o:p>4.1 The vertical structure of the Earth’s atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . 175<o:p></o:p>4.2 Exospheres, magnetospheres, and winds . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 177<o:p></o:p>5 Planetary Upper Atmospheres and Escape 179<o:p></o:p>5.1 Hydrodynamic escape . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 180<o:p></o:p>5.2 Upper atmospheres and active stars . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182<o:p></o:p>5.3 The importance of atmospheric cooling . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 184<o:p></o:p>5.4 The importance of the star’s rotational evolution . . . . . . . . . . . . . . . . 184<o:p></o:p>5.5 Stellar winds, CMEs, and habitable zone planets . . . . . . . . . . . . . . . . 186<o:p></o:p>6 Discussion 187<o:p></o:p>Bibliography 188<o:p></o:p>VI Main ways in which stars influence theclimate and surface hab<span lang="EN-US" style="font-size:11.0pt;line-height:107%;font-family:"Calibri",sans-serif;mso-ascii-theme-font:minor-latin;mso-fareast-font-family:Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-hansi-theme-font:minor-latin;mso-bidi-font-family:"Times New Roman";mso-bidi-theme-font:minor-bidi;mso-ansi-language:EN-US;mso-fareast-language:EN-US;mso-bidi-language:AR-SA">[1]itability of theirplanets 202<o:p></o:p>1 Introduction 203<o:p></o:p>2 Influence of the bolometric emission distribution on the climate 205<o:p></o:p>3 Influence of the UV emission on the photochemistry 208<o:p></o:p>4 Influence of the X-EUV emission on atmospheric loss 209<o:p></o:p>5 Influence of the temporal evolution of the stellar emissions 210<o:p></o:p>6 Conclusions 211<o:p></o:p>Bibliography 212<o:p></o:p> 21 00 06 01 https://laboutique.edpsciences.fr/produit/1321/9782759831548/star-planet-interactions 01 00 03 02 https://laboutique.edpsciences.fr/system/product_pictures/data/009/982/880/original/9782759831531-EES19_couv-sofedis.jpg 17 14 20240913T172727+0200 01 P1 EDP Sciences 01 01 P1 EDP Sciences 17 avenue du Hoggar - PA de Courtaboeuf - 91944 Les Ulis cedex A http://publications.edpsciences.org/ 04 11 00 20230216 01 00 20230216 19 00 20230216 2026 06 3052868830012 01 WORLD 13 03 9782759831531 15 9782759831531 WORLD 08 EDP Sciences 04 01 00 20230216 03 01 D1 EDP Sciences 20 04 05 01 02 1 00 38.99 01 5.50 2.03 EUR 01 04 06 01 02 1 00 136.99 01 5.50 2.03 EUR 01 04 06 01 02 1 00 149.99 01 5.50 7.82 USD 01